Tìm hiểu tổng quan về dịch vụ Cloud-computing và nền tảng Windows Azure Platform

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Thông tin về sinh viên Họ và tên sinh viên: Mai Văn Quân Điện thoại liên lạc: 0904812646 Email: Vimvq1987@gmail.com Lớp: Hệ thống thông tin – K50 Hệ đào tạo: Chính quy Đồ án tốt nghiệp được thực hiện tại: Thời gian làm ĐATN: Từ ngày 1 / 3 /2010 đến 29 / 5 /2010 2. Mục đích nội dung của ĐATN Tìm hiểu tổng quan về dịch vụ Cloud-computing và nền tảng Windows Azure Platform. 3. Các nhiệm vụ cụ thể của ĐATN - Tìm hiểu về cloud-computing, định nghĩa, các loại hình dịch vụ, các ưu nhược điểm cũng như thách thức của kiểu hình dịch vụ này - Tìm hiểu về nền tảng Windows Azure Platform, kiến trúc, chức năng của các thành phần trong nền tảng này cũng như một số use cases quan trọng - Tìm hiểu về lập trình trên nền tảng Windows Azure Platform. 4. Lời cam đoan của sinh viên: Tôi – Mai Văn Quân - cam kết ĐATN là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Nguyễn Hữu Đức Các kết quả nêu trong ĐATN là trung thực, không phải là sao chép toàn văn của bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng năm Tác giả ĐATN Mai Văn Quân 5. Xác nhận của giáo viên hướng dẫn về mức độ hoàn thành của ĐATN và cho phép bảo vệ: Hà Nội, ngày tháng năm Giáo viên hướng dẫn Tiến sĩ Nguyễn Hữu Đức Sinh viên thực hiện: Mai Văn Quân – Lớp Hệ thống thông tin – K50 1 Mục lục Mục lục 2 Lời nói đầu – Lý do chọn đề tài: 8 Lời cảm ơn: 9 Phần 1: Tổng quan về Cloud Computing 10 1.1 Định nghĩa cloud computing – điện toán đám mây 10 1.2 Các đặc tính của điện toán đám mây 11 1.3 Tại sao lại chọn cloud –computing 17 1.4 Các nền tảng Cloud computing phổ biến : 19 1.4.1 Amazon EC2 20 1.4.2 Google App Engine 20 1.4.3 Microsoft Windows Azure: 21 Phần 2: Windows Azure Platform: 22 2.1.Kiến trúc Windows Azure Platform : 22 2.1.1Hệ điều hành Windows Azure : 22 2.1.2 SQL Azure: 24 2.1.3 .NET Services – AppFabric 26 2.1 Windows Azure: 26 2.1.1Compute Service 30 2.1.2 Storage Service 32 2.2 Windows Azure AppFabric 53 2.2.1 Access Control Service 53 2.2.2 Service Bus 64 Sinh viên thực hiện: Mai Văn Quân – Lớp Hệ thống thông tin – K50 2 2.3 SQL Azure 77 Các hạn chế đối với SQL Azure: 80 Kết nối dữ liệu trên SQL Azure 81 Phần 3: Windows Azure Platform Development 85 Tổng kết: 90 Sinh viên thực hiện: Mai Văn Quân – Lớp Hệ thống thông tin – K50 3 Danh mục các hình vẽ, bảng biểu Hình 1.1: Giới thiệu về cloud computing 10 Hình 1.2: Các kiểu hình dịch vụ đối với Cloud computing 13 Bảng 1.3: Lợi ích và thách thức đối với IaaS 14 Bảng 1.4: Lợi ích và thách thức đối với PaaS 14 Bảng 1.4 Lợi ích và thách thức đối với SaaS 15 Bảng 1.5 So sánh giữa Cloud computing và grid computing 17 Hình 1.6: Mối quan tâm đối với cloud computing 19 Hình 2.1 Cấu trúc cơ bản của Windows Azure Platform 22 Hình 2.2: Cấu trúc của hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL Azure 25 Hình 2.3 Vai trò của Fabric Controller trong Windows Azure 27 Bảng 2.4: Đặc tính 3 kiểu lưu trữ trong Windows Azure Storage 28 Hình 2.6: Kiến trúc của Windows Azure Storage 33 Hình 2.7 Kiến trúc của dịch vụ Blob 34 Hình 2.8: Minh hoạ về việc upload và commit các Block 37 Hình 2.9 Các kịch bản khi upload block 40 Hình 2.11 Kiến trúc dịch vụ Table 48 Hình 2.12 Minh hoạ về việc phân vùng Table theo PartitionKey 50 Bảng 2.12 Các loại dữ liệu mà dịch vụ Table hỗ trợ 50 Hình 2.13 Các thao tác trên Bảng bằng ADO.NET Data Service và HTTP Verb 52 Hình 2.14 Lược đồ sử dụng giữa Access Control Service, Khách hàng và dịch vụ Web. 53 Bảng 2.15 Ví dụ về các trường thông tin trong một SWT 58 Hình 2.16: Chi tiết các bước làm việc của ACS để xác thực và cấp quyền người dùng 59 Hình 2.17: Minh hoạ một kịch bản sử dụng ACS 62 Sinh viên thực hiện: Mai Văn Quân – Lớp Hệ thống thông tin – K50 4 Hình 2.18: Mô hình Enterprise Service Bus 64 Hình 2.19 Kiến trúc Relay Service 65 Hình 2.20: Kiến trúc Service bus 66 Hình 2.21: Lược đồ tích hợp Service Bus với Access Control Service 67 Bảng 2.22 Các kiểu truyền Message trong Service Bus 70 Hình 2.23 Lược đồ domain name của Service Bus 71 Hình 2.24 Quá trình giao tiếp client-service thông qua Relay Service 73 Hình 2.25: Hoạt động của Message Buffer 75 Hình 2.25: Khởi tạo kết nối trực tiếp giữa client và Service 76 Hình 2.26: Kiến trúc mức cao của SQL Azure 77 Hình 2.27: Minh hoạ hoạt động của SQL Azure Fabric khi xảy ra lỗi 79 Bảng 2.28: Các tính năng CSDL mà SQL Azure hỗ trợ và không hỗ trợ 80 Bảng 2.29: Các tính năng quản trị mà SQL Azure hỗ trợ và không hỗ trợ 81 Hình 2.30: Kiến trúc Code-near connectivity 82 Hình 2.31: Kiến trúc code-far connectivity 83 Hình 3.1: Khởi tạo Development Storage 85 Hình 3.2: Khởi tạo Development Storage hoàn tất 86 Hình 3.3 Development Storage UI 86 Hình 3.4 Các template trong Visual Studio sau khi cài Windows Azure SDK 87 Hình 3.5 Development Fabric UI 88 Danh mục các từ viết tắt và thuật ngữ Từ viết tắt và thuật ngữ Ý nghĩa SLA Service Level Agreement ACS Access Control Bus Sinh viên thực hiện: Mai Văn Quân – Lớp Hệ thống thông tin – K50 5 NIST National Instute Standard and Technology SaaS Software as a Service PaaS Platform as a Service IaaS Infrastructure as a Service SWT Simple Web Token TDS Tabular Data Stream WRAP Web Resource Authorization Protocol Trong báo cáo này, có nhiều thuật ngữ tiếng Anh không có thuật ngữ tiếng Việt tương đương, chúng sẽ được giữ nguyên sau khi đã có giải thích về ý nghĩa. Sinh viên thực hiện: Mai Văn Quân – Lớp Hệ thống thông tin – K50 6 Sinh viên thực hiện: Mai Văn Quân – Lớp Hệ thống thông tin – K50 7 Lời nói đầu – Lý do chọn đề tài: Trong vòng vài năm trở lại đây, điện toán đám mây – cloud computing đã và đang trở thành một trong những thuật ngữ được nhắc đến nhiều nhất trong ngành công nghệ thông tin. Điện toán đám mây được hứa hẹn là giải pháp giải quyết được nhiều vấn đề như độ sẵn sàng (availability), khả năng co giãn (scalability), chi phí (cost), điện năng tiêu thụ (power consumption),… Tuy nhiên, hiểu rõ hơn về các khái niệm của cloud computing, các đặc tính, các ưu điểm, nhược điểm cũng như các thách thức đối với công nghệ để có thể khai thác, triển khai khi cần thiết lại là một việc còn chưa được quan tâm đúng mức. Đề tài này nhằm làm rõ phần nào các khía cạnh của cloud-computing, cũng như nghiên cứu sâu hơn về một nền tảng cloud-computing cụ thể. Báo cáo sẽ cố gắng đưa ra các định nghĩa về cloud computing, các đánh giá khách quan về ưu nhược điểm cũng như tương lai của công nghệ này. Đồng thời, báo cáo cũng chọn nền tảng Windows Azure Platform để đào sâu nghiên cứu, vì đây là một nền tảng có nhiều ưu điểm, lại thân thiện với các nhà phát triển và sử dụng nhiều công cụ sẵn có. Bố cục của báo cáo bao gồm: Phần 1: Tổng quan về cloud computing, các khái niệm, định nghĩa, các ưu nhược điểm của các loại hình dịch vụ trong cloud computing, các nền tảng cloud computing phổ biến Phần 2: Đi sâu về nghiên cứu về nền tảng Windows Azure Platform, bao gồm nghiên cứu về cơ sở hạ tầng – infrastructure, về cấu trúc – architect, một số use cases và API lập trình Phần 3: Giới thiệu về môi trường lập trình cho Windows Azure Platform Tên của đề tài đồ án này là “Tìm hiểu về điện toán đám mây và nền tảng Windows Azure Platform”, mặc dù từ “Platform” có nghĩa nền tảng nhưng để tránh nhầm lẫn với “nền tảng hệ điều hành Windows Azure” (một thành phần của Windows Azure Plaform, nên vẫn giữ từ “nền tảng” trong tiêu đề. Sinh viên thực hiện: Mai Văn Quân – Lớp Hệ thống thông tin – K50 8 Lời cảm ơn: Để có thể tìm hiểu về một nền tảng còn rất mới, với nhiều yêu cầu như: vừa phải tìm hiểu được nền tảng ở mức khái quát tổng thể, vừa không để sót chi tiết, vừa đánh giá được những điểm mạnh, vừa biết được những điểm yếu,… là một công việc có nhiều thử thách. Em đã không thể hoàn thành đồ án này nếu thiếu sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và những định hướng, lời khuyên hữu ích từ thầy giáo hướng dẫn, Tiến Sĩ Nguyễn Hữu Đức. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy vì sự giúp đỡ quý báu của Thầy trong suốt thời gian qua. Do thời gian thực hiện đồ án là ngắn và do những hạn chế của bản thân, đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót về mặt nội dung, câu chữ. Rất mong nhận được sự phản biện, góp ý và phê bình của các thầy cô và các bạn. Sinh viên thực hiện: Mai Văn Quân – Lớp Hệ thống thông tin – K50 9 Phần 1: Tổng quan về Cloud Computing Lịch sử phát triển hơn 30 năm của ngành công nghệ phần mềm tuy chưa phải là dài, nhưng đã chứng kiến những cuộc cách mạng mang tính nhảy vọt. Một trong những thay đổi mang tính quyết định và có ý nghĩa nhiều nhất là sự thay đổi của kiến trúc phần mềm (software architect). Có thể kể đến việc chuyển từ cấu trúc Mainframe sang kiến trúc Client-server những năm cuối thập kỉ 80 của thế kỉ 20. Và đến những năm đầu của thập niên 2010 này, chúng ta lại chứng kiến một cuộc cách mạng nữa khi ngành công nghiệp phần mềm đang từng bước chuyển mình sang một kiến trúc mới: Cloud computing – điện toán đám mây. 1.1 Định nghĩa cloud computing – điện toán đám mây Hình 1.1: Giới thiệu về cloud computing. Cloud-computing hiện vẫn là mẫu hình đang tiến hoán (evolting pagadism) , những định nghĩa về mô hình này vẫn chưa thống nhất và các khái niệm hiện nay chỉ là tạm thời. Những định nghĩa được nêu trong phần 1 của báo cáo này được lấy dựa trên các tài liệu được sử dụng khá rộng rãi như wikipedia, hay định nghĩa của NIST - National Institute of Standards and Technology. Trên thực tế, có thể có nhiều cách định nghĩa khác. Sinh viên thực hiện: Mai Văn Quân – Lớp Hệ thống thông tin – K50 10 [...]... 2: Windows Azure Platform: Windows Azue Platform là nền tảng phục vụ cho điện toán đám mây của Microsoft Đây là nền tảng đầu cuối (end-to-end) cho việc phát triển và triển khai các dịch vụ đám mây Mỗi thành phần của Windows Azure Platform được thiết kế phục vụ một chức năng cụ thể đối với các dịch vụ cloud Trong phần này sẽ trình bày về kiến trúc mức cao của nền tảng Windows Azure: 2.1.Kiến trúc Windows. .. Windows Azure Platform : Windows Azure Platform bao gồm 3 thành phần chính: Windows Azure, SQL Azure và App Fabric Hình dưới đây minh họa 4 thành phần của Windows Azure: Hình 2.1 Cấu trúc cơ bản của Windows Azure Platform 2.1.1Hệ điều hành Windows Azure : Windows Azure là hệ điều hành nằm bên dưới, chịu trách nhiệm chạy các ứng dụng cloud trên Windows Azure platform Microsoft đặt tên Windows Azure là... các dịch vụ mà không gây ra bất kì downtime hay giảm tốc độ nào Dịch vụ quản lý của Windows Azure đồng thời hỗ trợ ghi lại file log cũng như tuỳ chọn dò vết – tracing và giám sát sử dụng dịch vụ 2.1.2 SQL Azure: SQL Azure là một cơ sở dữ liệu quan hệ trên nền tảng Windows Azure Nó cung cấp các khả năng cơ bản của hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) như một dịch vụ, và nó được xây dựng trên nền tảng. .. triển khai tới Windows Azure trên cloud 3 dịch vụ chủ chốt của Windows Azure bao gồm: Compute: Dịch vụ tính toán cung cấp khả năng hosting các dịch vụ trên nền tảng Windows Server 2008 64-bit với hỗ trợ Hyper-V Nền tảng này được ảo hóa và được thiết kế để mở rộng động (dynamically scalable) theo yêu cầu Nền tảng này chạy trên Internet Information Server (IIS) 7 cho các ứng dụng Web ASP.NET Vào thời điểm... engine) của nền tảng Windows Azure cung cấp dịch vụ điều khiển truy cập (access control service) và service bus AppFabric là một kiến trúc hướng dịch vụ (service-oriented architecture), giúp tạo các điều kiển truy cập liên hợp và phân phối message giữa các ứng dụng cloud và onpremises Có thể coi AppFabric là xương sống tích hợp của nền tảng Windows Azure, vì nó cung cấp khả năng kết nối và truyền tải... trúc tổng thể hệ điều hành Windows Azure Có thể thấy các dịch vụ tính toán và lưu trữ là các dịch vụ độc lập với nhau trong Windows Azure Web và Woker role chạy trong Compute Service, và các dịch vụ blob, queue, table chạy trên Storage service Fabric Controller trừu tượng hóa các thành phần của cơ sở hạ tầng phía dưới như máy chủ ảo, các thành phần mạng, DNS và các bộ cân bằng tải đối với Compute và. .. là một nền tảng độc lập để truy cập các dịch vụ dữ liệu nền web Nó có thể dùng không chỉ cho các dịch dụ dữ liệu nền web mà còn cả các dịch vụ dữ liệu on-premises như SQL Server 2008 Sinh viên thực hiện: Mai Văn Quân – Lớp Hệ thống thông tin – K50 24 Hình 2.2: Cấu trúc của hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL Azure SQL Azure cung cấp các dịch vụ sau: Lưu trữ dữ liệu quan hệ: Engine lưu trữ dữ liệu quan hệ... service của Windows Azure Storage Phiên bản App Engine Business dành cho khách hàng lớn sẽ hỗ trợ BigTable, một hệ quản trị cơ sở riêng của Google Google App Engine cho phép sử dụng các tài khoản Google để xác thực các dịch vụ, đồng thời có thể sử dụng các công cụ Google khác trong dịch vụ của mình 1.4.3 Microsoft Windows Azure: Website: http://windowsazure.com Lý do chọn Windows Azure làm nền tảng nghiên... các luật dựa trên claims và vai trò trên cloud để truy cập các dịch vụ cloud cũng như on-premises Service Bus: Service Bus là một kiến trúc ESB – Enterprise Service Bus ở phạm vi Internet, nhằm đảm bảo việc trao đổi message giữa các client và service 2.1 Windows Azure: Windows Azure là một hệ điều hành quản lý cả các server và các dịch vụ Windows Azure chạy trên các hệ điều hành Windows server 2008 R2... khai các dịch vụ cloud và sinh các instance máy chủ ảo hoàn toàn trong suốt đối với nhà phát triển Nhà phát triển chỉ thấy trạng thái của việc triển khai dịch vụ cloud trên Windows Azure developer portal Một khi dịch dụ cloud đã được triển khai, nó được quản lý hoàn toàn bởi Windows Azure Nhà phát triển chỉ cần xác định trạng thái cuối cùng của dịch vụ cloud trong file cấu hình của nó, Windows Azure sẽ . của ĐATN Tìm hiểu tổng quan về dịch vụ Cloud-computing và nền tảng Windows Azure Platform. 3. Các nhiệm vụ cụ thể của ĐATN - Tìm hiểu về cloud-computing, định nghĩa, các loại hình dịch vụ, các. hình dịch vụ này - Tìm hiểu về nền tảng Windows Azure Platform, kiến trúc, chức năng của các thành phần trong nền tảng này cũng như một số use cases quan trọng - Tìm hiểu về lập trình trên nền tảng. use cases và API lập trình Phần 3: Giới thiệu về môi trường lập trình cho Windows Azure Platform Tên của đề tài đồ án này là Tìm hiểu về điện toán đám mây và nền tảng Windows Azure Platform ,